Разработка процессов формообразования и проектирование инструмента для объемной штамповки и прессования изделий с заданными характеристиками на основе математического моделирования

• Автор: Чумаченко, Сергей Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.16.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 213 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Основные направления развития программного обеспечения и организации пакетов МКЭ, предназначенных для расчетов и проектирования технологических процессов ОМД
2. Моделирование и расчет напряженно-деформированного состояния в элементах штампового инструмента оснастки и специальных конструкциях
2.1. Постановка задачи о деформировании твердого тела
2.2 . Конечно-элементная аппроксимация задач расчета
элементов КПО
2.2.1 Дискретизация многосвязных областей
2.2.2 Основные уравнения МКЭ
2.3. Структура и функциональные возможности пакета SPLEN-K
2.4. Проверка точности и оценка сходимости алгоритмов решения
2.5. Расчет корпуса редуктора
2.6. Расчет и проектирование рациональных форм неоднородных
неодносвязных металлокерамических конструкций
3. Проектирование и анализ процессов осесимметричной объемной штамповки
3.1. Постановка краевой задачи о формоизменении металла под
действием давления
3.2. Получение разрешающих уравнений МКЭ и алгоритм
построения решения
3.3. Моделирование, анализ и решение технологических задач,
возникающих при проектировании процессов штамповки
3.3.1 Комплексный расчет формоизменения заготовки и конфигурации штампов для получения фрикционного
диска из титанового сплава ВТ6
3.3.2 Устранение дефектов течения металла при штамповке шестерен и расчет элементов многопереходной технологии получения подшипниковых колец
3.3.3 Усовершенствование операций малоотходной технологии
получения подшипниковых колец из горячекатаного прутка на основе повторного использования дисковых отходов
4. Моделирование и расчет рациональных режимов прессования труднодеформируемых алюминиевых сплавов с использованием активного действия сил трения
4.1. Возможности управления свойствами пресс-изделий при прессовании труднодеформируемых алюминиевых сплавов
4.2. Моделирование и оптимизация процессов СПАТ
4.2.1 Условия трения на поверхности контакта заготовки и инструмента и их реализация
4.2.2 Моделирование СПАТ и сравнение построенных имитационных прогнозов течения металла с известными экспериментальными данными
4.2.3 Примеры расчета эффективных режимов СПАТ с точки зрения получения равномерного распределения деформаций
в пресс-изделии
5. Методические рекомендации по использованию вычислительных систем SPLEN-K, SPLEN-S и их модификаций для проектирования технологических процессов объемной штамповки и расчетов элементов штампового инструмента, оснастки и оборудования
5.1. Формализация задачи принятия решений при проектировании
5.2. Функциональные возможности вычислительных систем программного комплекса SPLEN
5.3 Методика и особенности применения систем SPLEN-K и
SPLEN-S при проектировании технологий КШП
5.4. Практическое использование системы SPLEN-K в учебном
процессе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время многие вопросы, связанные с проектированием прогрессивной техники и технологии металлообработки в условиях ограничений на добычу сырья и энергии, решаются с привлечением энерго- и металлосберегающих малооперационных технологических процессов, основанных на высокоэффективных методах обработки металлов давлением (ОМД).
Экспериментальные исследования в этой области чрезвычайно дорогостоящи, требуют привлечения высококлассных специалистов и специальной техники и могут значительно повысить стоимость и замедлить разработку новых техпроцессов или усовершенствование существующих. Условия же рынка и конкуренции между предприятиями требуют расширения и удешевления выпускаемой номенклатуры изделий, оперативной возможности переналадки оборудования при переходе от штамповки одной поковки к штамповке другой и мобильной разработки новых техпроцессов.
В настоящее время все большее распространение получают материалы, имеющие высокую прочность при небольшой их плотности. Такими показателями обладают изделия из труднодеформируемых алюминиевых сплавов, получаемых прессованием. Однако эти сплавы отличаются чрезвычайной чувствительностью к условиям формоизменения и небольшим ресурсом пластичности, поэтому определение режимов их деформирования является важной задачей для возможности получения высококачественной продукции при сокращении времени на разработку технологии ее получения.
Решение этих актуальных задач невозможно без создания соответствующей компьютерной системы проектирования ответственных элементов техпроцессов, основанной на математическом моделировании, методах и алгоритмах, позволяющих прогнозировать напряженное состояние деформируемого материала при обработке его давлением.
Целью работы является разработка методики принятия технологических и конструкторских решений для процессов штамповки и прессования, направленных на получение заданного комплекса конечных характеристик изделий, на основе создания вычислительных систем имитационного моделирования процессов ОМД применительно к расчетам напряженно-деформированного состояния (НДС) штамповой оснастки и анализу течения металла.

Рис. 2.9 Блок - схема алгоритма регуляризации сетки